水素結合について

質問

水素結合は水素が電気陰性度の高い原子と結合した際の分子の極性によるものです。
ＨとＦ／Ｏ／Ｎが結合したとき、
　Ｈ－Ｆ　：　電気陰性度の差は１．７８
　Ｈ－Ｏ　：　電気陰性度の差は１．２４
　Ｈ－Ｎ　：　電気陰性度の差は０．８８
となります。

一般に、だいたい電気陰性度の差が１．７以下で分子、１．７以上でイオン結合物質になりますから、以上の３つはだいたい分子で、水素結合が言えます。

なら、ＨとＦ／Ｏ／Ｎではなくても、周期表上で差が１．７に近い原子同士を取り出して結合させれば、同じことが起こるんじゃないんでしょうか。

なぜ、水素結合だけを特別に取り上げて説明されるのでしょうか。
（生物化学的に水素結合が重要であることは分かっているので、その方向で取り上げられるのは分かるのですが、普通に無機化学的な方向で取り上げるのならば、水素に限らず他の物質にだって同じことが言えるのに、なぜ水素だけを重要視しているのか、と言うことです）

化学のテストを目前にしているのですが、そこで詰まってしまったので、分かりやすく教えてください。

回答No.3

debukuro · ベストアンサー

水素は陽子一個、電子一個で構成された完全な電気双極子です
ヘリウム以上になると陽子は電子に囲まれていて正味のプラス電荷が露出していません

お礼

お！！！

なるほど、ちょうどダイポールのような状態になっていると言うことですね。
簡潔で分かり良い説明、ありがとうございました。

回答No.5

owata-www

＞原子半径は電気陰性度に反比例（数学的な反比例のことじゃなくて）していて、水素は電気陰性度あたりにはそんなに顕著な性質を持っていないんじゃないでしょうか……

…おそらく、それは同一周期について言っていると思います（電気陰性度はＯ＜Ｆだけど、原子半径はＯ＞Ｆって意味かな？）。1s ,2s,2pって習いませんでした？そこをもう一度見直してください。
ちなみに、水素の次に原子半径が大きいのは（希ガス以外だと）フッ素のはずですが、それでも約２倍違います（確か）。

＞では、なぜ水素の場合だけ際立って大きな結合（イオン結合ほどじゃないけど、分子間力としては大分大きい）となるのでしょうか
これはちゃんとうやろうとすると電磁気学の話になるが、この双極子ー双極子の相互作用は距離の三乗に反比例する（一応高校物理の内容で理解は出来る、高校化学にはどこにものっていないけど）。つまり近ければ近いほど、どんどん相互作用が強くなる。水素の場合は双極子同士の距離が前述の関係でかなり近いため、かなり大きな相互作用になる。

とりあえずこの辺で…

お礼

なるほど！

よく分かりました。電子の軌道（？）っぽいのはまだ習っていません。
これで、試験もうまくいきそう（自分の中で納得できただけですが）です。ありがとう御座いました。

回答No.4

ORUKA1951

水素結合は、分子間(分子内の事もある)の結合で、分子を構成する化学結合とは区別してください。
　ごく簡単に・・例外もあるけど・・・
固体については・・・
　　金属元素どおし　　　　　　(金属結合[W])　　　　　　　　　→　金属(A)　　　

　　金属元素→イオン　
　　非金属元素→イオン　　 　　　　　　　(イオン結合[X])→　イオン結合性結晶(C)(B)　　
　　or→(共有結合[Y])→多原子イオン

　非金属元素どおし→(共有結合[Y])→分子(D)→(分子間力[Z[)→水素結合性結晶(E)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　あるいはファンデルワールス結晶(F)

　非金属元素どおし→(共有結合)→　　　　　　　　　　→共有結合性結晶(G)

　水素結合は、分子間（たんぱく質などの場合は同じ分子内）で、水素を仲立ちとして　X－H・・・Y　 という形で結びついている結合で、しばしば水素は移動（交換）します。
　X－H・・・Y　　　⇔　X・・・H－Y

≫　Ｈ－Ｆ　：　電気陰性度の差は１．７８
≫Ｈ－Ｏ　：　電気陰性度の差は１．２４
≫Ｈ－Ｎ　：　電気陰性度の差は０．８８
は、上の図で言うと、[X]か[Y]かという議論です。

分子間力の中では、際立って大きな結合だから特別扱いされる。

お礼

分かりやすい説明、ありがとう御座います。

では、なぜ水素の場合だけ際立って大きな結合（イオン結合ほどじゃないけど、分子間力としては大分大きい）となるのでしょうか。。。

回答No.2

eroermine

水素は宇宙の基本物質だから。
通常のH+は原子でもあり素粒子でもあり。

お礼

あぁ……宇宙の基本物質だからそれを取り上げるのですか……

何だか、分かるような分からないような……＾＾；
でも、一応何となくは掴めた（かもしれない）ので、ありがとうございます。

回答No.1

owata-www

ええと、もしかしたら勘違いしている気がするんですが（僕の勘違いだったらすいません）
水素結合とは
Ｈ－Ｆの結合じゃなくて
Ｆ－Ｈ……X
型の結合のことですよ

ポイントは水素が電子を１つしか持っていないというところです。そのため原子半径が非常に小さいため、近接する他の電気陰性原子と強く相互作用することが可能です。

こんな感じでいいでしょうか？

余談ですが、水素結合とは基本的には双極子ー双極子間での静電的相互作用です。

補足

えぇと、たぶん理解できていると思います。

念のため……ですが、

Ｘ－Ｈ……Ｆ

ではなくて、ＦがＨから電子を奪うことによる極性ですから

Ｆ－Ｈ……Ｘ

ですよね……？

ちなみに、原子半径は電気陰性度に反比例（数学的な反比例のことじゃなくて）していて、水素は電気陰性度あたりにはそんなに顕著な性質を持っていないんじゃないでしょうか……
できれば、もう少し教えてください。